(57)【要約】【課題】外周面にクロムめっき層を有する円筒状のワークの外周面を研削加工する場合に生じる騒音を抑制することのできる研削方法を提供する。【解決手段】外周面にクロムめっき層を有する円筒状のワークＷの前記外周面を研削する研削方法であって、前記ワークＷの内部に挿入物Ｓを挿入し、該挿入物ＳによりワークＷの内面を押圧しつつ外周面の研削を行う。なお、前記ワークＷは、両端に、中心部にセンタ孔５が穿設されたフランジを有するものであり、前記センタ孔５を通じて、加工前に前記挿入物ＳをワークＷの内部に挿入し、加工後に前記挿入物ＳをワークＷの内部から抜脱することとしてもよい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にクロムめっき層を有する円筒状のワークの前記外周面を研削する研削方法であって、
前記ワークの内部に挿入物を挿入し、該挿入物によりワークの内面を押圧しつつ外周面の研削を行うことを特徴とする研削方法。
【請求項２】
前記ワークは、両端に、中心部にセンタ孔が穿設されたフランジを有するものであり、前記センタ孔を通じて、加工前に前記挿入物をワークの内部に挿入し、加工後に前記挿入物をワークの内部から抜脱することを特徴とする請求項１に記載の研削方法。
【請求項３】
前記挿入物は、ワークの内径よりも小径の円柱状に形成され、自重によりワークの内面を押圧するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の研削方法。
【請求項４】
前記挿入物は、弾性材により形成され、ワークの内部に挿入された状態で弾性変形した状態となり、自身の復元力によりワークの内面を押圧するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削方法に関するものであり、詳しくは、外周面にクロムめっき層を有する円筒状のワークの前記外周面を研削する研削方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
円筒研削盤等の研削加工機によって研削加工されるワークとしては、種々のものがあるが、中でも、円筒状に形成されたものがある。この代表的な例として、外周面に印刷パターンが形成された印刷用のローラ、所謂「グラビアシリンダー」が挙げられる。
【０００３】
グラビアシリンダーは、鋼材等の金属により円筒状に形成された基体部と、この基体部の外周面に設けられた銅めっき層とを具備するものであり、銅めっき層によって印刷パターンが形成されている。ここで、印刷パターンを保護するために、銅めっき層のさらに上層にクロムめっき層が設けられたものもある。このようなグラビアシリンダーは、印刷パターンを削除して繰り返し使用されるものであり、印刷パターンを削除するために、銅めっき層を研削加工により除去することが一般に行われている。なお、印刷パターンがクロムめっき層によって保護されているものでは、塩酸等の薬剤によってクロムめっき層を剥離した後に、銅めっき層を研削加工によって除去している。
【０００４】
上記の背景技術は、一般的になされている事項であるが、本願出願人は、出願時において、この背景技術が記載された文献を特に知見していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、印刷パターンがクロムめっき層によって保護されたグラビアシリンダーにおいて、クロムめっき層を薬剤によって剥離した上で、研削加工によって印刷パターンを除去するのではなく、クロムめっき層をも含めて、研削加工によって印刷パターンを除去することを、本願発明者等は新たに着想した。このように、印刷パターンを削除することで、近年の工程の簡略化、省力化等の要望に適確に応じることができる。
【０００６】
しかしながら、クロムめっき層は、硬質な金属層であるため、クロムめっき層を研削加工しようとすると、大きな加工音を生じる。これは、研削加工に際して、硬質な金属層であるクロムめっき層が砥石の砥粒により衝打されるからである。しかも、ワークが、円筒状であることから、ワーク内部にて加工音が反響し、研削加工時に多大な騒音を発生させてしまう。すなわち、外周面にクロムめっき層を有する円筒状のワークの外周面を研削加工しようとすると、多大な騒音が発生するといった新たな問題が生じてしまう。
【０００７】
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、外周面にクロムめっき層を有する円筒状のワークの外周面を研削加工する場合に生じる騒音を抑制することができる研削方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者等は、研削加工時に多大な騒音を発するのは如何なる要因によるものかを、深く探求し、分析した結果、研削加工時に、クロムめっき層に砥石の砥粒が衝突すると、ワークに固有振動を生じ、研削加工が継続してなされると、ワークの固有振動が持続されるため、ワーク内部にて加工音が増幅されて多大な騒音となることを突き止め、ワーク自体の振動を生じ難くすれば、騒音の発生を抑制できることを新たに見出し、本発明を完成させたのであり、上記課題を解決するために本発明の採った主要な手段は、以下の通りである。
【０００９】
「外周面にクロムめっき層を有する円筒状のワークの前記外周面を研削する研削方法であって、
前記ワークの内部に挿入物を挿入し、該挿入物によりワークの内面を押圧しつつ外周面の研削を行うことを特徴とする研削方法」
である。
【００１０】
上記のように構成された研削方法では、ワークの外周面を加工する際に、挿入物によってワークの内面が押圧されることから、ワーク自体に生じた固有振動が減衰され、ワーク自体に振動が生じ難くなる。このようにワーク自体に振動が生じ難いと、研削加工時にクロムめっき層に砥石の砥粒が衝突して大きな加工音が生じても、この加工音がワーク内部にて反響し難くなる。よって、この研削方法によれば、外周面にクロムめっき層を有する円筒状のワークの外周面を研削加工する場合に生じる騒音を抑制することができる。なお、挿入物は、ワークの内部に挿入されるものであるため、ワークの外周面を研削加工するに際しての障害物とはならない。このため、挿入物をワークの内部に挿入しても、ワークの外周面の研削加工に支障を来たすことはない。
【００１１】
上述した手段において、
「前記ワークは、両端に、中心部にセンタ孔が穿設されたフランジを有するものであり、前記センタ孔を通じて、加工前に前記挿入物をワークの内部に挿入し、加工後に前記挿入物をワークの内部から抜脱することを特徴とする研削方法」
としてもよい。
【００１２】
円筒状のワークは、両端が開放されたものばかりでなく、両端がフランジにより閉塞されたものもある。ここで、円筒研削盤等の研削加工機によって、回転駆動されつつ研削加工されるワークでは、一般に、両端面にセンタ孔が穿設されている。そこで、上記構成の研削方法では、両端のフランジに穿設されたセンタ孔を通じて、ワーク内部に挿入物を挿入し、ワーク内部から挿入物を抜脱することとする。よって、両端がフランジにより閉塞されたワークにおいても、騒音を抑制できるように、ワーク内部に挿入物を挿入し、この挿入物によってワークの内面を押圧しつつ研削加工を行うことができる。
【００１３】
また、上述した手段において、
「前記挿入物は、ワークの内径よりも小径の円柱状に形成され、自重によりワークの内面を押圧するものであることを特徴とする記載の研削方法」
としてもよい。
【００１４】
上記構成の研削方法は、挿入物の構成を特定したものであり、挿入物をワークの内径よりも小径の円柱状に形成されたものとすることで、挿入物をワークの内部に、確実且つ容易に挿入することができる。
【００１５】
また、上述した手段において、
「前記挿入物は、弾性材により形成され、ワークの内部に挿入された状態で弾性変形した状態となり、自身の復元力によりワークの内面を押圧するものであることを特徴とする研削方法」
としてもよい。
【００１６】
上記構成の研削方法も、挿入物の構成を特定したものであり、挿入物を弾性材により形成され、自身の復元力によりワークの内面を押圧するものとすることで、ワークの内面を適確に押圧することができる。
【発明の効果】
【００１７】
上述の通り、本発明によれば、外周面にクロムめっき層を有する円筒状のワークの外周面を研削加工する場合に生じる騒音を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明に係る研削方法の実施形態の一例を、図面に従って詳細に説明する。
【００１９】
図１に示すように、ワークＷは、外周面にクロムめっき層３を有するものとして円筒状に形成されており、ワークＷの両端は、中心部にセンタ孔５が穿設されたフランジ４によって閉塞されている。ここで、本例では、ワークＷとして、円筒状の基体部１の外周面に、印刷パターンが形成された銅めっき層２が設けられ、この銅めっき層２の上層に、印刷パターンを保護するためのクロムめっき層３が設けられたグラビアシリンダーが採用されている。具体的な形状は以下の通りである。
【００２０】
基体部１は、鋼材等の金属によって、直径が１００〜３００ｍｍ、全長が３００〜１３００ｍｍ、肉厚が１０ｍｍ程度の円筒状に形成されており、両端部が、厚さ２０ｍｍ程度のフランジ４によって閉塞されている。また、フランジ４の中心部には、直径が８０〜１２０ｍｍのセンタ孔が貫通状に穿設されている。一方、銅めっき層２の厚さは、１００〜５００μｍであり、クロムめっき層３の厚さは、１０μｍ程度である。
【００２１】
なお、ワークＷとしてはこれに限らず、外周面にクロムめっき層３を有する円筒状に形成されたものであればよい。また、クロムめっき層３は、最外層に設けられたものに限らず、内層に設けられたものであってもよく、研削加工される部位に設けられたものであればよい。
【００２２】
このワークＷは、図２に示すように、円筒研削盤１０によって、外周面にトラバースカットの研削加工が施され、クロムめっき層３を含めて、印刷パターンが形成された銅めっき層２が除去される。ここで、クロムめっき層３は硬質な金属層であるため、一度の研削加工では良好に除去することができない。よって、本例では、荒研削、中研削、仕上研削といったように、複数の研削工程により、数μｍづつ、クロムめっき層３を除去する。なお、円筒研削盤１０としては、一般に使用される汎用的なものを用いており、この円筒研削盤１０の概略は、以下の通りである。
【００２３】
円筒研削盤１０は、ベッド２０と、ベッド２０上にＺ軸方向に移動自在に載置されたワークテーブル３０と、このワークテーブル３０上に搭載された主軸台３２及び心押し台３４と、ベッド２０上にＸ軸方向に移動自在に載置された軸頭基台４０と、この軸頭基台４０上に搭載された軸頭４２とを備えてなるものである。ここで、ワークテーブル３０及び軸頭基台４０は、夫々、サーボモータや送りねじ等を用いて構成された公知の駆動装置（ワークテーブル３０はＺ軸駆動装置３１、軸頭基台４０はＸ軸駆動装置４１）によって、ベッド２０上にて移動駆動される。また、ワークＷは、主軸台３２のセンタ３５及び心押し台３４のセンタ３５によってワークテーブル３０上にて支持されると共に、主軸台３２の主軸３３によって回転駆動される。また、砥石車Ｔは、外周面が研削面となるように円盤状に形成されたものであり、上記軸頭４２に装着されると共に、軸頭４２の砥石軸４３によって回転駆動される。なお、本例では、砥石車Ｔとして、焼結型結晶のＡ系砥粒を主体とした砥石を採用している。
【００２４】
ところで、円筒状のワークＷのクロムめっき層を研削加工しようとすると、多大な騒音を発する。そこで、本例の研削方法では、ワークテーブル３０にワークＷを装着する前の段階、すなわち、研削加工の前の段階にて、ワークＷのセンタ孔５を通じて、ワークＷの内部に挿入物Ｓ（図３参照）を挿入し、研削加工時に、この挿入物ＳによってワークＷの内面を押圧することで、ワークＷ自体に生じる固有振動を減衰させ、これにより、ワークＷ自体を振動し難いものとして、騒音の抑制を図ることとしている。そして、ワークＷの研削加工後には、ワークテーブル３０からワークＷを取り外した後に、ワークＷのセンタ孔５を通じて、ワークＷの内部から挿入物Ｓを抜脱することとしている。ここで、本例では、センタ孔５が、直径８０〜１２０ｍｍといったように大径であるため、このセンタ孔５を通じて、挿入物ＳをワークＷの内部に円滑に挿入することができ、また、ワークＷの内部から円滑に抜脱するこことができる。
【００２５】
なお、直径に対して全長が短く、しかも、肉厚が薄いワークでは、固有振動数が高く、研削加工に際して耳障りな甲高い騒音を生じ易い。よって、ワークＷとして、直径に対して、全長が２０倍以下、または１０倍以下、好ましくは５倍以下で、肉厚が１／５以下、または１／７以下、好ましく１／９以下のワークを研削加工する際に、本発明の研削方法を採用するのが好適である。
【００２６】
図３（ａ）に、挿入物Ｓの一例を示す。この挿入物Ｓは、ワークＷの内径よりも小径の円柱状に形成され、自重によりワークＷの内面を押圧するものである。ここで、本例では、挿入物Ｓを、ワークＷのセンタ孔５よりも、さらに小径のものとしてあり、センタ孔５を通じて、ワークＷの内部に円滑に挿入及び抜脱することができるものとしてある。なお、円柱状の挿入物Ｓとしては、適宜の材質により全体が一体的な剛体として形成されたものであってもよく、或いは、柔軟な樹脂やゴム等により形成された袋体に水等の流体や砂等の粒体を充填したものであってもよい。
【００２７】
このような挿入物Ｓでは、ワークＷの回転に伴って、遠心力によりワークＷの内面の一部に張り付く状態となる場合、挿入物Ｓに作用する遠心力による応力によって、ワークＷの内面が押圧される。一方、挿入物Ｓが遠心力によりワークＷの内面に張り付かず、挿入物Ｓの重力により、常時、ワークＷの内部の底側に位置する状態となる場合には、挿入物Ｓに作用する重力による応力によって、ワークＷの内面が押圧される。ここで、ワークＷの回転に伴い、重力により挿入物ＳがワークＷの内部にて移動したとしも、挿入物Ｓは、円柱状であるため、ワークＷの内部にて円滑に転動し、ワークＷの内面を良好に押圧する。
【００２８】
また、挿入物Ｓの全長は、ワークＷの全長の５０％以上としてあり、ワークＷの内面を全長の５０％以上に渡って押圧することで、ワークＷ自体に生じる固有振動を、良好に減衰できるようにしてある。なお、挿入物Ｓの全長を、ワークＷの全長に対して、５０％以上、より好ましくは７０％以上とするのが好適である。
【００２９】
図３（ｂ）に、挿入物Ｓの別の例を示す。この挿入物Ｓは、弾性材によって形成され、ワークＷの内部に挿入された状態で弾性変形した状態となり、自体の復元力によってワークＷの内面を押圧するものである。ここで、本例では、挿入物Ｓを、ワークＷのセンタ孔５よりも小径の紐状に形成されたものとしてあり、センタ孔５を通じて、ワークＷの内部に円滑に挿入及び抜脱することができるものとしてある。また、この挿入物Ｓは、ワークＷの内部に挿入された状態で、螺旋状に巻回された形状で弾性変形された状態となり、自体の復元力により全体が拡径しようとする。よって、この挿入物Ｓの復元力によって、ワークＷの内面が全周に渡って良好に押圧される。
【００３０】
なお、弾性材により形成された挿入物Ｓとしては、全体の外径がワークＷの内径よりも大きく形成され、ワークＷの内部に詰め込まれて、自体の復元力により拡径してワークＷの内面を押圧するもの、紐状や棒状等の適宜形状に形成され、環状、或いは、不規則的な形態でワークＷの内部に詰め込まれて、自体の復元力により拡径してワークＷの内面を押圧するもの等であってもよい。
【００３１】
以上、種々の挿入物Ｓを例示したが、その他、挿入物として、図示は省略するが、ネジ部材のねじ込み量に応じて外径が拡径または縮径するコレット等の治具をワークＷ内部に挿入してもよく、或いは、水等の流体や砂等の粒体を適量、ワークＷ内部に挿入してもよい。挿入物Ｓとして、治具等、ワークＷ内面を押圧するように作動する機器を採用する場合には、挿入物Ｓの作動力によりワークＷの内面が押圧されることになる。また、流体や粒体、或いは、その他の物品等、ワークＷ内部に単に挿入される物を採用する場合には、挿入物Ｓの自重による応力（重力、遠心力）によって、ワークＷの内面が押圧されることになる。なお、ワークＷ自体を振動し難くするために必要な押圧力は、ワークＷの個々の形状や材質等によって異なる。よって、本発明に係る研削方法では、ワークＷに応じて適確な押圧力が得られるように、挿入物Ｓの種類や押圧する態様を適宜、選定すればよい。
【００３２】
また、挿入物Ｓを、それ自身が固有振動を生じ易い金属等の材質により形成すると、挿入物ＳによってワークＷを押圧しても、挿入物Ｓ自体がワークＷの振動に共鳴してしまい、ワークＷの固有振動を減衰させ難くなる。よって、挿入物Ｓとしては、樹脂やゴム等の材質により形成されたものや、全体が一体的な剛体ではない流体の集合体や粒体の集合体等、それ自体が固有振動を生じ難いものを採用するのが好適である。
【００３３】
次に、本発明に係る研削方法と従来の研削方法との比較例を説明する。なお、本比較例では、ワークＷとして、鋼材により、直径２００ｍｍ、全長８００ｍｍ、肉厚１０ｍｍの円筒状に形成された基体部１と、この基体部１の外周面に厚さ３００μｍの銅めっき層２と、この銅めっき層２の上層に厚さ７μｍのクロムめっき層３とを有するものを採用した。また、研削条件として、ワークＷの回転数６１ｒｐｍ、砥石車Ｔの周速度２７００ｍ／分、切り込み量１０μｍ（直径で２０μｍ）、研削送り速度９００ｍｍ／分の条件にて研削加工を行った。さらに、本発明に係る研削方法の実例では、挿入物Ｓとして、塩化ビニール製の袋体に水を充填して、直径７０ｍｍ、全長７００ｍｍの円柱状に形成したものを採用した。
【００３４】
研削加工時に、ワークＷから１０００ｍｍ離れた部位にて音圧（ｄＢ）を測定したところ、ワークＷに挿入物Ｓを挿入しない従来の研削方法では、図４（ａ）に示すように、８５〜８６ｄＢであったのに対して、ワークＷに挿入物Ｓを挿入した本発明に係る研削方法では、図４（ｂ）に示すように、８１〜８２ｄＢとなり、研削加工時に生じる騒音を抑制することができた。なお、上記の音圧（ｄＢ）の値は、騒音計Ａスケールにて測定した電圧（Ｖ）の換算値である。
【００３５】
また、ワークテーブル３０に装着した状態のワークＷを、同条件でハンマーにて衝打して固有振動を生じさせ、固有振動が所定の振幅レベルに減衰するまでに要した時間を測定したところ、挿入物Ｓを挿入したワークＷでは、挿入物Ｓを挿入しないワークＷに対して、約１／２の時間で、固有振動が減衰された。よって、挿入物Ｓを挿入したワークＷを、固有振動が生じても、振動が持続され難いもの、すなわち、振動し難いものとすることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ワークの要部断面図である。
【図２】円筒研削盤の平面図である。
【図３】（ａ）は、挿入物の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、挿入物の別の例を示す断面図である。
【図４】研削加工時に生じる音を測定したグラフであり、（ａ）は、従来の研削方法のグラフ、（ｂ）は、本発明に係る研削方法のグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
Ｔ    砥石車
Ｓ    挿入物
Ｗ    ワーク
１    基体部
２    銅めっき層
３    クロムめっき層
４    フランジ
５    センタ孔
１０  円筒研削盤
２０  ベッド
３０  ワークテーブル
３１  Ｚ軸駆動装置
３２  主軸台
３３  主軸
３４  心押し台
３５  センタ
４０  軸頭基台
４１  Ｘ軸駆動装置
４２  軸頭
４３  砥石軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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